JPH0422644A - Ink-jet recorder - Google Patents

Ink-jet recorder

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JPH0422644A
JPH0422644A JP12876890A JP12876890A JPH0422644A JP H0422644 A JPH0422644 A JP H0422644A JP 12876890 A JP12876890 A JP 12876890A JP 12876890 A JP12876890 A JP 12876890A JP H0422644 A JPH0422644 A JP H0422644A
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JP
Japan
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ink
nozzle
flow path
base plate
nozzles
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JP12876890A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Fujii
正寛 藤井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH0422644A publication Critical patent/JPH0422644A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14475Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

Abstract

PURPOSE:To diminish scatters in ink spouting speed for stabilizing and improving the quality of printing by a method wherein a nozzle head consists of a base plate in which ink flow paths and pressure chambers are formed and a nozzle plate which is attached on the front face of the base plate and provided with nozzle holes through which ink is spouted, and the nozzle hole has a wave- shaped outline on the flow path side of the base plate. CONSTITUTION:Ink flow paths 20 and 23 and a pressure chamber 21 are formed in a base plate 33. Nozzles 10 are located on the front face of the base plate 33. The outline of a paper-side hole 10b of the nozzle 10 is circular, and a flow path-side hole 10a has a closed wavy outline which is symmetric about the center point of the paper side hole 10a. Thereby, the flow path resistance is also symmetric about the center point, and an uneven flow path resistance just before ink is spouted is diminished, causing the ink jet stream from curving. Simultaneously, the surface tension is uniform while printing is not performed, so that a stable meniscus of ink is developed and maintained in the nozzles 10. the nozzles 10 can be formed with less amount of material to be removed, and less thermal deterioration layer is generated, so that the nozzles 10 can be easily processed by laser boring process.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくはイ
ンクジェット記録装置のノズル部に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an inkjet recording device, and more particularly to a nozzle portion of an inkjet recording device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、特公昭53−12138や特公昭53−45
698に代表されるように多くのインクジェット記録装
置が提案されてきている。これらインクジェット記録装
置のノズル部の穴形状は第5図に示されるような円形あ
るいは方形であり、ノズルは円錐台形あいろは円筒形、
角雌形のものであった。
Traditionally, the special public service was designated as
Many inkjet recording apparatuses, such as 698, have been proposed. The hole shape of the nozzle part of these inkjet recording devices is circular or square as shown in FIG.
It was square female-shaped.

〔発明が解法しようとする課題〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、これらの従来例では設計上あるいは製造
上の理由によりノズル長さを長くした場合、ノズル部で
の流路抵抗が増してインクスピードが増加する要因とな
る一方でイナータンスも同時に増加してスピードが減少
する要因となり、総合してインクスピードが減少したり
スピードのばらつきが生じてしまう。また、この様なイ
ンクスピードの低下の対策としてノズル穴の直径を小さ
くした場合にはインクの噴射形態においてブリサテライ
トが発生してしまい十分な大きさの画素を得るためのイ
ンク滴重量を確保する事ができなかったり極端にインク
スピードが速くなってしまったりしてインクスピードを
制御できなくなってしまう。いずれにしてもこのような
場合には印刷結果では尾引き現象や濃度むら等の印刷不
良となり印刷品位を悪化させてしまう。あるいはインク
ジェット記録装置の設計上、製造上の制約を受は所望の
インクジェット記録装置を容易に得ることができないと
いった課題を有していた。
However, in these conventional examples, when the nozzle length is increased due to design or manufacturing reasons, the flow path resistance at the nozzle increases and the ink speed increases, while the inertance also increases and the speed decreases. This causes a decrease in the ink speed, resulting in a decrease in ink speed or speed variations. In addition, if the diameter of the nozzle hole is made smaller as a countermeasure to such a decrease in ink speed, blisatellite will occur in the ink jetting form, so it is necessary to ensure the weight of the ink droplet to obtain a sufficiently large pixel. The ink speed may not be able to be controlled or the ink speed may become extremely fast, making it impossible to control the ink speed. In any case, in such a case, the printing result will have printing defects such as trailing phenomenon and density unevenness, which will deteriorate the printing quality. Alternatively, there has been a problem in that a desired inkjet recording device cannot be easily obtained due to restrictions in the design and manufacturing of the inkjet recording device.

そこで本発明はこの様な課題を解決するもので、その目
的とするところは、インクスピードの制御が容易でイン
クスピードのばらつきが少なく、製造が容易で、印刷品
位が良くて安定したインクジェット記録装置を提供する
ところにある。
The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide an inkjet recording device that is easy to control ink speed, has little variation in ink speed, is easy to manufacture, has good print quality, and is stable. It is in a place where we provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前述の課題を解決する為、画素の単位となるインク滴を
噴射させることにより情報を印刷するインクジェット記
録装置において、インク流路及び圧力室が形成された基
板と、該基板の表面に位置し、インクを噴射させるノズ
ル部とからなり、該ノズル部の穴形状の前記基板の流路
側の輪郭が波状である事を特徴とする。また更に、前記
ノズル部の穴形状がレーザによる穴あけ加工により形成
されることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, in an inkjet recording device that prints information by ejecting ink droplets as a unit of pixel, a substrate on which an ink flow path and a pressure chamber are formed, and a substrate located on the surface of the substrate, A nozzle portion for ejecting ink is characterized in that the hole-shaped outline of the nozzle portion on the flow path side of the substrate is wavy. Still further, the hole shape of the nozzle portion is formed by laser drilling.

〔作用〕[Effect]

本発明の上記構成により、ノズル部のインクの流路抵抗
を大きくし、且つインクのイナータンスを小さくできる
のでノズル長さに関係なくインクスピードを穴形状によ
り製作上制御可能となり、インクスピードの低下やばら
つきを押え、印刷品位がよくて安定させるとかできるよ
うになる。また、材料の除去量が減少し、レーザ等によ
る穴あけ加工も容易に可能となる。
With the above configuration of the present invention, it is possible to increase the flow path resistance of the ink in the nozzle part and reduce the inertance of the ink, so that the ink speed can be controlled by the hole shape regardless of the nozzle length, and the ink speed can be reduced. It will be possible to suppress variations and make printing quality high and stable. Further, the amount of material removed is reduced, and drilling using a laser or the like can be easily performed.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。いず
れの図面も同一番号は同一物を示す。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. The same numbers refer to the same parts in all drawings.

第1図は、本発明によるインクジェット記録装置のノズ
ル部を流路側から見た斜視図である。33は基板であり
ポリカーボネイトやポリサルフオン、ポリイミド等のプ
ラスチックやガラスよりなり、インク流路や圧力室が射
出成形やエツチング処理、あるいはレーザのスクライビ
ング処理により形成されている。10は基板33に設け
られたノズル、10aはノズル10の流路側輪郭、10
bはノズル10の紙面側輪郭である。紙面側輪郭10b
は円形をしており、流路側輪郭10aは紙面側輪郭10
bの中心に対して点対象となる様な波線の閉曲線となっ
ていて、波状の輪郭となっている。流路側輪郭10aを
点対象とする事により流路抵抗もまた同様に点対象とな
りインクの噴流の飛翔直前の流路抵抗の不均衡をなくし
、飛行的がりを防止することができると同時に非印刷時
には表面張力が均一となりノズル10内に安定したイン
クのメニスカスを生成して保持する事が可能となる。ノ
ズル10はその横断面が流路側から紙面側に至るに従っ
て流路側輪郭10aから紙面側輪郭10bへと滑らかに
移行してゆくような内側面となっている。10cはノズ
ル10の内側面内の山部であり、流露側輪郭10aに従
って生じているものである。このようなノズル形状とす
る事によりノズル10の断面積を小さくし、ノズル10
におけるインクのイナータンスをかさくする事ができる
と同時に、流路抵抗を大きくする事ができる。このため
ノズル部におけるインクスピードを支配しているパラメ
ータをノズル10の形状を変えることにより制御し、イ
ンクスピードを制御することができる。
FIG. 1 is a perspective view of a nozzle section of an inkjet recording apparatus according to the present invention, viewed from the flow path side. A substrate 33 is made of plastic such as polycarbonate, polysulfone, polyimide, or glass, and has ink channels and pressure chambers formed by injection molding, etching, or laser scribing. 10 is a nozzle provided on the substrate 33, 10a is a contour of the nozzle 10 on the flow path side, 10
b is the outline of the nozzle 10 on the paper side. Paper side outline 10b
has a circular shape, and the flow path side contour 10a is the paper surface side contour 10.
It is a closed curve of wavy lines that is point symmetrical with respect to the center of b, and has a wavy outline. By making the flow path side contour 10a a point object, the flow path resistance also becomes a point object, eliminating imbalance in the flow path resistance just before the ink jet flies, and preventing flying targets, while at the same time preventing printing. Sometimes the surface tension becomes uniform, making it possible to generate and maintain a stable ink meniscus within the nozzle 10. The nozzle 10 has an inner surface whose cross section smoothly transitions from a flow path side profile 10a to a paper side profile 10b as it reaches from the flow path side to the page side. Reference numeral 10c denotes a peak within the inner surface of the nozzle 10, which follows the flow-side contour 10a. By adopting such a nozzle shape, the cross-sectional area of the nozzle 10 can be reduced, and the nozzle 10 can be
The inertance of the ink can be made bulkier, and at the same time, the flow path resistance can be increased. Therefore, the parameters governing the ink speed in the nozzle section can be controlled by changing the shape of the nozzle 10, thereby controlling the ink speed.

ここでノズル10が流路や圧力室が形成された基板33
上に一体として形成された例について述べたがノズル部
分を別体としてもよい。ノズル部分を別体としてプレー
ト状の部材の上に形成して流路や圧力室が形成されてい
る基板に接着等により付設する事により、プレート状部
材の材料としてNi、SUS等の金属の利用も可能とな
り、紙ジヤム等による外力に対して強く、濡れ性等の材
料特性が基板33の特性とは異なるノズル部を有するイ
ンクジェット記録装置を得ることができる。
Here, the nozzle 10 is connected to a substrate 33 in which a flow path and a pressure chamber are formed.
Although an example has been described in which the nozzle portion is integrally formed, the nozzle portion may be formed separately. By forming the nozzle part as a separate piece on a plate-shaped member and attaching it by adhesive etc. to the substrate on which the flow path and pressure chamber are formed, it is possible to use metals such as Ni and SUS as the material of the plate-shaped member. This also makes it possible to obtain an inkjet recording device having a nozzle portion that is resistant to external forces from paper jams and the like, and whose material properties such as wettability are different from those of the substrate 33.

第1図に示される本発明によるインクジェットご日録装
置のノズル10は除去される材料の量が従来の円形断面
のノズルに比較して少なくてよく、熱変質層の生成も少
なくできるので、レーザによる穴あけ加工により容易に
製造することが可能となる。レーザによるノズル部の穴
あけ加工は予めノズル10の断面の輪郭をコンピュータ
に託憶させ、NC制御可能なX Yテーブル上に基板を
セットし、レーザを照射して材料を昇華させて除去しな
がらコンピュータでXYテーブルを駆動する事により所
望の穴あけ加工を行いノズル10を得る。
The nozzle 10 of the inkjet diary device according to the present invention shown in FIG. It is possible to easily manufacture the hole by drilling. To drill holes in the nozzle part using a laser, the outline of the cross section of the nozzle 10 is stored in advance in a computer, the substrate is set on an NC-controllable XY table, and the computer is irradiated with a laser to sublimate and remove the material. By driving the XY table, a desired hole is drilled and a nozzle 10 is obtained.

この様な穴あけ加工においてはレーザは発振波長が40
0am以下のKrFエキシマレーザの光やYAGレーザ
の第2高調波の光を利用するとよい。
In this type of drilling process, the laser has an oscillation wavelength of 40
It is preferable to use light from a KrF excimer laser of 0 am or less or second harmonic light from a YAG laser.

また加工雰囲気もAr (アルゴン)ガス等の不活性ガ
ス中や、水中で行なうとよい。
It is also preferable to carry out the processing in an inert gas such as Ar (argon) gas or in water.

第2図は圧電素子を用いたオンデマンド方式のインクジ
ェット記録装置の実施例を示す。11は前述のプレート
状部材であるところのノズルプレートであり、基板33
とは別体で構成されていてノズル10が形成されており
、基板33に接着されている。このようにノズル部分を
別体に構成することにより、製作上の工程数が増加して
しまうものの、ノズル部分の材料に基板とは濡れ性等の
特性が異なる材料を用いることができるようになり、イ
ンクの飛行特性を良くしてインクジェット記録装置の品
質を向上させることができる。本図ではノズル10の縦
断面は台形(横断面の変化の割合が直線で一定である形
)をしているが、ノズル部の縦断面形状は横断面の変化
の割合が指数関数形あるいは円形やステップ状でも良い
。20はノズル側流路、21は圧力室、22は圧電素子
、23は供給側流路、24は供給口で25はインク室で
ある。圧電素子22に電気信号を印加することにより圧
力室21内部に圧力波を発生させ、ノズル10からイン
ク滴30を噴射させてプラテン32上の紙面31に情報
を画素の構成により印刷する。第2図ではオンデマンド
型のインクジェット記雌装置について本発明を適用させ
た例を示したが、本発明の適用はオンデマンド型のイン
クジェット記録装置のみに限られるものではなく、この
他にも加圧振動方式や静電加速方式のインクジェット記
録装置にも適用させることが容易に考えられる。
FIG. 2 shows an embodiment of an on-demand type inkjet recording apparatus using piezoelectric elements. Reference numeral 11 denotes a nozzle plate which is the aforementioned plate-like member, and the substrate 33
The nozzle 10 is formed separately from the substrate 33, and is bonded to the substrate 33. Although configuring the nozzle part separately in this way increases the number of manufacturing steps, it allows the use of a material for the nozzle part that has different wettability and other properties from the substrate. , it is possible to improve the flight characteristics of the ink and improve the quality of the inkjet recording device. In this figure, the vertical cross section of the nozzle 10 is trapezoidal (the rate of change in the cross section is linear and constant), but the vertical cross section of the nozzle part has an exponential or circular rate of change in the cross section. Or it may be step-like. 20 is a nozzle side flow path, 21 is a pressure chamber, 22 is a piezoelectric element, 23 is a supply side flow path, 24 is a supply port, and 25 is an ink chamber. By applying an electric signal to the piezoelectric element 22, a pressure wave is generated inside the pressure chamber 21, and an ink droplet 30 is ejected from the nozzle 10 to print information on a paper surface 31 on a platen 32 in a pixel configuration. Although FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to an on-demand type inkjet recording device, the present invention is not limited to the on-demand type inkjet recording device; It is easily possible to apply the present invention to inkjet recording devices using a pressure vibration method or an electrostatic acceleration method.

第3図及び第4図はノズル部をノズル側流路20方向か
らから紙面31に向かって見た本発明のインクジェット
記録装置のノズル部正面図である。
3 and 4 are front views of the nozzle portion of the inkjet recording apparatus of the present invention, viewed from the direction of the nozzle-side flow path 20 toward the paper surface 31. FIG.

紙面側輪郭10bは円形をしており、流路側輪郭10a
は紙面側輪郭10bの中心に対して点対象となる様な波
線の閉曲線となっていて、波状の輪郭となっている。こ
こで波線は第3図では6周期、第4図では12周期の波
形となっている。波線の周期や波線、の形については本
発明の実施例にとられれるものではなく、周期は幾つで
も良く、波線の形もスプライン形のものでも朝顔の花弁
形のものでも正弦波でも同様な効果を得ることができる
The outline 10b on the paper side is circular, and the outline 10a on the flow path side is circular.
is a closed curve of wavy lines that is point symmetrical with respect to the center of the outline 10b on the paper side, and has a wavy outline. Here, the wavy line has a waveform of 6 periods in FIG. 3 and 12 periods in FIG. 4. The period of the wavy line and the shape of the wavy line are not limited to the embodiments of the present invention; any number of periods may be used, and the shape of the wavy line may be a spline, a morning glory petal, or a sine wave. effect can be obtained.

また、波線の周期が2の場合は楕円になる場合もある。Furthermore, if the period of the wavy line is 2, it may become an ellipse.

以上本発明を実施例を通して説明した、ノズル部の穴形
状の流路基板側の輪郭が波状とした事によりノズル部の
インクの流路抵抗を大きくし、且つインクのイナータン
スを小さくできる様になり、ノズル長さに関係なくイン
クスピードを穴形状により製作上制御可能となるという
一連の作用効果は本発明の実施例にのみ捕われるもので
はない。
The present invention has been explained above through examples, and by making the outline of the hole shape of the nozzle portion on the flow path substrate side wave-like, it is possible to increase the flow path resistance of the ink in the nozzle portion and to reduce the inertance of the ink. The series of effects that the ink speed can be controlled by the hole shape regardless of the nozzle length are not limited to the embodiments of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明のインクジェット記録装置は、
ノズル部の穴形状の流路基板側の輪郭を波状とした事に
より、ノズル部のインクの流路抵抗が大きく且つインク
のイナータンスを小さくできるので、インクスピードの
制御が製造上容易で、インクスピードのばらつきが少な
く印刷品位を安定して良くすることができる。更に、本
発明のインクジェット記録装置ではレーザによる穴あけ
加工ができるようになり、且つ材料の除去量が少なくて
すむので、製造が容易となる等多大な効果を有する。
As described above, the inkjet recording device of the present invention has
By making the outline of the flow path substrate side of the hole shape of the nozzle part wavy, the flow resistance of the ink in the nozzle part is large and the inertance of the ink can be reduced, making it easy to control the ink speed in manufacturing. The printing quality can be stably improved with little variation. Furthermore, the inkjet recording apparatus of the present invention enables drilling using a laser and requires only a small amount of material to be removed, which has many advantages such as ease of manufacture.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例であるインクジェット記録
装置のノズル部の斜視図。 第2図は、本発明の一実施例であるインクジェット記録
装置の流路部分の構成略図。 第3図は、本発明の一実施例であるインクジェット記録
装置のノズルの正面図。 第4図は、本発明の他の実施例であるインクジェット記
録装置のノズルの正面図。 第5図は、従来のインクジェット記録装置のノズル部の
斜視図。 10 ・ 20 ・ 22 ・ 23 ・ 30 ・ 31 ・ 32 ・ 33 ・ ノズル ノズル側流路 圧力室 圧電素子 供給側流路 飛翔インク 紙 プラテン 基板 以  上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部 他−6 第1図 第2図 第3図 第4図 0b 第5図
FIG. 1 is a perspective view of a nozzle section of an inkjet recording apparatus that is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of a flow path portion of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view of a nozzle of an inkjet recording apparatus that is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a front view of a nozzle of an inkjet recording apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a nozzle section of a conventional inkjet recording device. 10 ・ 20 ・ 22 ・ 23 ・ 30 ・ 31 ・ 32 ・ 33 ・ Nozzle Nozzle side flow path Pressure chamber Piezoelectric element Child supply side flow path Flying ink Paper platen Substrate and above Applicant Seiko Epson Corporation Representative Patent Attorney Kizo Suzuki Department Others-6 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 0b Figure 5

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)画素の単位となるインク滴を噴射させることによ
り情報を印刷するインクジェット記録装置において、イ
ンク流路及び圧力室が形成された基板と、該基板の表面
に位置し、インクを噴射させるノズル部とからなり、該
ノズル部の穴形状の前記基板の流路側の輪郭が波状であ
る事を特徴とするインクジェット記録装置。
(1) In an inkjet recording device that prints information by ejecting ink droplets that form a pixel unit, there is a substrate on which an ink flow path and a pressure chamber are formed, and a nozzle located on the surface of the substrate that ejects ink. An inkjet recording device comprising: a hole-shaped nozzle portion having a wavy outline on the flow path side of the substrate.
(2)前記ノズル部の穴形状がレーザによる穴あけ加工
により形成されることを特徴とする第一項記載のインク
ジェット記録装置。
(2) The inkjet recording device according to item 1, wherein the hole shape of the nozzle portion is formed by laser drilling.
JP12876890A 1990-05-18 1990-05-18 Ink-jet recorder Pending JPH0422644A (en)

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